中温法向辐射率测量仪实验指导书.doc

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1、目录第一章实验装置说明1第一节系统概述1一、概述1二、装置特点1三、技术指标1第二节实验装置介绍2一、对象组成2二、控制系统2第二章中温法向辐射率测量实验3一、实验目的3二、原理概述3三、实验设备5四、实验内容和步骤5五、注意事项5六、实验所用计算公式5七、实验数据记录和处理6八、实验报告6九、思考题6第一章实验装置说明第一节系统概述一、概述辐射是指能量以电磁波或粒子的形式向外扩散。辐射传热广泛应用于航天事业，工业锅炉及太阳能集热器中，对材料表面覆盖涂层是提高光谱吸收比的有效手段，也是提高集热器效率

2、的重要措施。本装置采用比较法测量物体的法向辐射率，通过热传导使热源和传导体的测量点稳定在同一温度上。二、装置特点1.装置采用专用工作台（配有万向轮，移动方便）等；设计思路新颖，结构安全可靠；2.系统采用数显高精度仪表，保证其精度和稳定性，采用铂热电阻作为温度探头，测试观测点的温度；3.电流型漏电保护、过载保护、接地保护，可对人身及设备进行有效保护。三、技术指标1.输入电源：单相AC220V±10%50Hz2.工作环境：温度0℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃)，海拔＜4000m3.系统容量：＜1

3、kW4.安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准5.外形尺寸：1170mm×720mm×1120mm第二节实验装置介绍实验装置如下图1所示，包括实物和电气控制部分。实物由绝热腔体和温度传感器，热源，传导体，受体组成。通过温控仪监控温度，调压旋钮及调压模块来调节加热器的功率。图1一、对象组成由可移动实验台、绝热腔体、温度传感器、热源、传导体、受体等组成。温度传感器：PT100。电加热棒：规格AC220V/220W。二、控制系统由控制屏、漏电保护器、温控仪、指示灯、按钮开关、交流调压模块等

4、组成。第二章中温法向辐射率测量实验一、实验目的用比较法，定性地测量中温辐射时物体黑度ε。二、原理概述由n个物体组成的辐射换热系统中，利用净辐射法，可以求物体I的纯换热量：(1)式中：Qnet.i——i面的净辐射换热量。Qabs.i——i面从其他表面的吸热量。Qe.i——i面本身的辐射热量。εi——i面的黑度。Xi（dk）——k面对i面的角系数。Eeff.k——k面有效的辐射力。Eb.i——i面的辐射力。——i面的吸收率。Fi——i面的面积。根据本实验的设备情况，可以认为：1.热源腔体端面1和传导圆筒

5、2为黑体。2.热源腔体端面1，传导圆筒2，受体3，它们表面上的温度均匀（图1）。图2辐射换热简图1—热源腔体端面2—传导圆筒3—受体因此，公式（1）可写成：因为；；，又根据角系数的互换性，则：===（2）由于受体3与环境主要以自然对流方式换热，因此：=（3）式中：——换热系数——待测物体（受体）温度——环境温度由（2）、（3）式得：（4）当热源腔体端面1和传导圆筒2的表面温度一致时，=，并考虑到，体系1，2，3，为封闭系统，则：由此，（4）式可写成：（5）式中σ称为斯蒂芬——玻尔茨曼常数，其值为5.

6、67×10-8w/(m2·k4）。物体的辐射率习惯上称为黑度，记为ε。对不同待测物体（受体）a，b的黑度ε为：；设,则：（6）当b为黑体时，≈1，（6）式可写成：（7）三、实验设备1.中温法向辐射率测量仪2.中温法向辐射率测量对象四、实验内容和步骤本实验仪器用比较法定性地测定物体的黑度，具体方法是通过改变三组加热源温度（热源一组，传导体二组），使热源和传导体的测量点稳定在同一温度上，然后分别测出“待测物体”和“黑体”两种受体在恒温条件下受到辐射后的温度，再根据公式计算出“待测物体”的黑度。具体步骤如

7、下：1.接通电源，调整热源、传导体左、传导体右加热棒的调压旋钮，使热源温度处在某一温度下，通过温控仪测量热源、传导体左、传导体右的温度，并根据测得的温度微调相应的调压旋钮，使三点温度尽量一致。（建议电压调节范围30V～70V，温度调节范围60℃～80℃。）2.系统温度稳定（各测温点基本接近，误差不超过2℃，且在五分钟内各点温度波动小于3℃）后，开始记录受体温度，当受体温度五分钟内的变化小于3℃时，记下一组数据，分别为热源温度，传导体左测温度，传导体右测温度，受体温度。3.取下“待测物体”，将受体更换

8、为“黑体”，然后重复以上实验，测得第二组数据。将两组数据代入公式（8）即可得出待测物体的黑度，即待测物体辐射率为。五、注意事项1.热源及传导体的温度不可超过95℃，热源及传导体调节电压不宜超过100V；实验过程中不要直接和腔体接触，以免烫伤。2.做实验时，热源腔体和“待测物体”的腔体要紧密接触，不能有缝隙。3.在做实验前，需检查待测物体表面及黑体表面，确保待测物体表面光洁，否则用酒精将表面擦净；确保黑体表面黑度均匀，否则用蜡烛进行表面熏黑。六、实验所用计算公式根据（6